Скорость химической реакции. Скорость химической реакции - это число элементарных актов химического

Скорость химической реакции - это число элементарных актов химического взаимодействия, происходящих в единицу времени и в единице объёма (в случае гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз(в случае гетерогенных реакций);

Скорость химической реакции - это изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Скорость химической реакции в течении времени изменяется, поэтому вводится понятие средней скорости реакции. Пусть в единицу времени t1àC1, имеем концентрацию вещества тогда t2àC2. Назовём средней скоростью V=/\C//\t. В реакции А+ВàАВ V_{сред.из.конц} АВ=-/\C//\t (изменение концентрации в единицу времени).

Истинная (мгновенная) скорость реакции - это скорость реакции в данный момент времени, т.е. изменение концентрации вещества отнесенная к бесконечно малому промежутку времени.

Если изменение времени стремится к 0(/\tà0), то Vср. à Vист. Vист=+-dc/dt

Г.

Молярная концентрация - число молей вещества в 1л раствора, причём это относится и к газообразным смесям:

[SO₂]=0.5 моль/л

C_SO2=0.5 моль/л – два способа написания концентрации вещества

[SO₂]=C_SO2

Зная молярную концентрацию можно сделать пересчёт на любой объём растворов или смеси газов и наоборот имея количество вещества в объёме отличном от единичного не представляет труда пересчитать на 1л.

Например, в 10л раствора NaCl содержит 5 молей NaCl определить С_NaCl – молярную. С_NaCl=5/10=0.5 моль/л.

Основные понятия химической кинетики

- Примечание: в связи со сложностью экспериментального определения значения скорости реакции в формальной кинетике скорость реакции заменяют на константу скорости.

Константа скорости k имеет размерность с^-1моль/л^-(n-1) где n- порядок реакции. Численное значение константы скорости зависит от выбранных единиц времени концентрации, но всегда пропорционально скорости простой реакции по выбранному реагенту.

Элементарный химический акт - превращение одной или нескольких находящихся в контакте частик (молекул, радикалов, ионов) в другие частицы за время порядка 10^-18с.

Механизм химической реакции - совокупность элементарных стадий, составляющих процесс превращения исходных веществ в продукты.

Простая химическая реакция - состоит из одних и тех же элементарных актов. (не существует таких реакций).

Сложная химическая реакция - состоит из различных элементарных актов и сопровождается образованием промежуточных соединений.

Промежуточные соединения - продукты, частицы, которые подвергаются дальнейшим превращением заканчивающимся продуктами реакции.

Гомогенная химическая реакция - реакция, протекающая в одной фазе, чаще всего в жидкой или газообразной.

Гетерогенная химическая реакция – реакция, протекающая на границе раздела фаз.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

1. Природа реагирующих веществ

а)NH₃+HCl=NH₄Cl V1 газ+газ V1>>V2

б) CO+Cl₂=COCl₂ (фосген) V2

в)NaOH+HCl=NaCl+H₂O V3 ж-ть-ж-ть

г)C₂H₅OCOCH₃+H₂O=C₂H₅OH+CH₃COOH V4 V3>>V4

(уксусно-этиловый эфир)

2. Среда протекания реакции: зависимости от растворителей, которые либо остаются нейтральными, либо ускоряют реакцию, либо замедляют её:

Правило выбора растворителя Меншуткина, «клеточный эффект», влияние растворителя по теории активного комплекса, квазитермодинамическая теория реакций в растворах.

3. Скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ: эта зависимость выражается в законе действующих масс.

Закон действующих масс: При постоянной температуре и в однородной среде скорость химической реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, возведённых в степень их стехиометрических коэффициентов.

mA+nB=pC; V=k[A]^m[B]ⁿ

k – это коэффициент пропорциональности, константа скорости

V= k при [A]=[B]= моль/л.

k зависит от природы реагирующих веществ, условий при которых протекает реакция.

4. Порядок химической реакции равен сумме показателей концентрации реагирующих веществ в математическом выражении ЗДМ. Общий порядок реакции n =m+g для реакции:

mA+gB=pC+dD

N₂O₄=2NO₂ V=k[N₂O₄] n=1

2NO+O₂=2NO₂ V=k[NO]²[O₂] n=2+1=3

Несмотря на принципиальную возможность реакции любого порядка, для простой реакц ии экспериментальный порядок реакции n=1,2,3 т.е. n<=3.

Для сложной реакции общий порядок может быть дробным, переменным и даже отрицательным. Его определяют по самой медленной стадии. Различают порядок реакции по данному реагенту - это показатель степени, в которой концентрация реагента входит в кинетическое уравнение для скорости реакции.

Например, порядок по оксиду двухвалентного азота для реакции равен двум:

2NO+O₂=2NO₂ V=k[NO₂]²[O₂] n_NO =2

5. Скорость химической реакции зависит от температуры:

Существует эксперементальное правило Вант-Гоффа: с увеличением температуры на 10®С скорость химической реакции увеличивается в 2, 3, 4 раза.

Математическое выражение правила Вант-Гоффа:

V_T=V_T0γ^T-T0/10

Где Т-Т₀ – интервал на который увелививалась температура;

γ -Температурный коэффициент (равен 2,3,4)

V_T и V₀ – скорость химической реакции при различных температурах.

6. Молекулярность реакции (М)- это число молекул, частиц, вступающих в акт химического взаимодействия при протекании простой реакции.

Молекулярность реакции определяется из механизма протекания реакции.

Для простых реакций: моно-, би-, тримолекулярные.

Иногда молекулярность реакции совпадает с порядком реакции, иногда не совпадает.

2NO+O₂=2NO₂ V=k[NO₂]²[O₂] n_NO =2 М =3

7. Энергий активации реакции – энергия необходимая для преодоления энергетического барьера. (минимальная необходимая энергия для преодоления эн. барьера).

K=Ae^-Eакт/RT

АВ+СàABC*àA+BC

(график)

Чем больше энергий Е_акт, те медленнее протекает реакция. Для наиболее медленных реакций Е_акт находится в интервале 180-250 кДж/моль, для самых быстрых, с участием радикалов, катализаторов – до 10 кДж/моль. Для сложных реакций Е_акт- это суммарная величина энергии активации отдельных стадий, влияющих на общую скорость процесса.

Дата добавления: 2015-07-11